真彩LCD液晶雙路電壓電流表頭

ID:206590 · 發表于 2017-10-25 14:11

一、作品簡介1、PCBA圖片

2、研究背景、目的和功能
電源一直是大家DIY的首選項目，但是想DIY出炫酷的又比較難，本表頭開始只是針對DIY市場設計，后來發現很多產品，諸如溫控計，充放電控制，也就是說設置一個上下閾值，然后給出一個IO，通過關停來達到控制目的，因為大多數控制器都是一個AD轉換的方式，于是有了表頭設計的思路；
作為一個可以快速控制開發的原型，如果僅僅是固定的界面是沒法應用到產品中的，因為不同廠家的產品界面需求變化比較大，這個也就是類似產品無法快速應用的原因所在；想當年，一個三位半數碼管的表頭賣的非常好，因為可以很方便的改成轉速計，溫度計等等，因為數碼管沒有界面，反而可以應用到各個領域；而時代發展了，我們的產品需要高大上的顯示界面，但是這樣一般的產品反而實現困難了，為此，我們設計了這個表頭，可以按照用戶的個性需求，書寫腳本語句改變所有的顯示界面，建立產品的快速原型開發；
3、亮點
標準的AD轉換，上下閾值控制，以及腳本可控的界面變化，可以發揮想象，基于此產品設計出很多新奇產品。

二、系統構架圖電路圖

電路非常的簡單實用，用7660生成負壓，低端R025電阻采樣，過OP07放大后進入STM32的AD進行采樣；其實這個主要的難點在軟件上。

三、硬件部分的描述這個基本上就是一個電流電壓的測量，測量后，自動匯集腳本控制顯示；
電壓測量基本就是一個簡單的電阻分壓，電壓27K對2.7K 1:11分壓，因此電壓量程3.3*11=36.3V，采用單片機的12位AD，因此采樣分辨率為36.3V/4096=0.00886V,由于AD的精度為+-3LSB，雖然采用的過采樣等手段保證精度；因此電壓量程36V ,當然可以增大或減少分壓比達到擴大或縮小量程的作用，軟件最大支持到65V;
電流測量選用了 DALE的R025 25毫歐的采樣電阻，DALE品牌都清楚，溫飄系數小，效果不錯，按照5A電流計算，壓降0.025*5=0.125V;
運放放大電阻分壓比為：1.5K：27K，即放大19倍，因此計算出電流為6.9A左右，為了保證一定的余量，我們定義表頭的滿量產為5A;同樣電流分辨率為1.7mA左右，+-3LSB為+-5.4mA;
最終電壓和電流都進入單片機的AD采樣，采樣采用AD DMA 模式，任何一組算法實際上是DMA中50次采樣求出的平均值；
在另一方面，由上位機將軟件的字庫，圖庫，以及顯示的語句都存在表頭的存儲器中，表頭每時每刻都在進行AD的轉換，以及語句的解譯執行，因此就達到了當前的顯示效果。
四、材料清單（BOM列表)主要器件（采購自立創商城）：
stm32f030c8t6，編號C40053；
AMS1117-3.3，編號C6186；
MX25L6406，編號C60525；
OP07CP；
DALE R025，采樣電阻。
五、軟件部分的描述整體性能：
1、采用2.6吋320X240分辨率的高分屏顯示。
2、電壓27K對2.7K 1:11分壓，因此電壓量程3.3*11=36.3V，采用單片機的12位AD，因此采樣分辨率為36.3V/4096=0.00886V,由于AD的精度為+-3LSB，雖然采用的過采樣等手段保證精度，但是在+-0.027V內跳動屬正常精度；(這個范圍是指對電池的測量，實際上27mV很多電源的紋波都無法保證)；
3、電流采用25毫歐的采樣電阻，運放放大電阻分壓比為：1.5K：27K，即放大19倍，因此計算出電流為6.9A左右，為了保證一定的余量，我們定義表頭的滿量產為5A;同樣電流分辨率為1.7mA左右，+-3LSB為+-5.4mA;
4、雙路共地設計，表頭使用+5V電源，可由串口端接入，但是功率地必須由MainGND接入，否則會導致測量不準；
5、板上仍然預留A004模塊的位置，這樣可以將表頭的供電范圍擴展到28V（資料數據，實際建議不超24V），這樣可以從測量電壓中“偷電”；
6、板載雙路MOS，可以通過GPU語句對電壓電流設置上下限，并可控制MOS管，方便做類溫度控制的儀器；
7、雙路帶有AH，WH測量，配合MOS管，其實很容易做出類似鋰電池放電容量測試的程序。
校準的步驟：
1、同時按住AN1和AN2，上電，此時屏幕出現黑屏，松開AN1和AN2 ,系統進入校準界面：
2、此時，系統提示“請將V1+(IN) 和 V2+(IN) 一同接 +5V 基準電壓，然后按AN1 按鈕；”，按提示操作，此步校準2路電壓；
3、之后，系統顯示：“請將GND1 接負載負極，輔助電源+接負載正，調整當負載電流 200mA時(可以串萬用表電流檔)，然后按AN1 按鈕;”，此步校準第一路電流的低端；
4、之后，系統顯示：“請將GND2 接負載負極，輔助電源+接負載正，調整當負載電流 200mA時(可以串萬用表電流檔)，然后按AN1 按鈕;”，此步校準第二路電流的低端；
5、顯示“請將GND1 接負載負極，輔助電源+接負載正，調整當負載電流 2A時(可以串萬用表電流檔)，然后按AN1 按鈕”，此步校準第一路電流的高端
6、顯示“請將GND2 接負載負極，輔助電源+接負載正，調整當負載電流 2A時(可以串萬用表電流檔)，然后按AN1 按鈕;”，此步校準第二路電流的高端
7、系統顯示“請重啟設備；”斷電重啟，校準完成。
六、總結因考慮到商業機密問題，源代碼無法公開，但為了保障愛好者學習，我們公開早期表頭的核心代碼，僅供學習。